灌芯混凝土石膏墙板的简化计算模型

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第2期华中科技大学学报(城市科学版)Vo1．25No．22008年6月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)Jun．2008灌芯混凝土石膏墙板的简化计算模型姜忻良，姜振海(天津大学建筑工程学院，天津300072)摘要：为更好地解决灌芯混凝土石膏墙板结构体系的受力计算，本文将灌芯混凝土石膏板简化为正交各向异性板，通过复合材料力学建立了代表性体积单元(RVE)模型并将钢筋的影响考虑其内，提出了一种更适用于有限元分析的简化计算模型，并

2、在计算中引入了广义Hill屈服准则。通过对六孔满灌混凝土石膏墙板模型试验结果及实体有限元计算结果进行对比分析，验证了RVE简化计算模型的可行性与优越性关键词：灌芯混凝土；石膏墙板；RVE模型；广义Hil1屈服准则_]f1L中图分类号：TU317；TU359文献标识码：A文章编号：1672—7037(2008)02—0001-04近年来，随着人们对环保意识的增强及石膏‘合连续体，并将其组成材料的所有几何和本构信板在工程中的成功应用[1]，对石膏板相应的试验息都融入到一个代表性体积单元RVEL3研究越来越多。

3、灌芯混凝土石膏墙板(简称复合墙(RepresentativeVolumeElement)中，得到代表板)是用熟石膏、工业附产石膏、无碱玻璃纤维及性体积单元的各种力学特征，然后将代表性单元化学添加剂为原料，在工厂制作的新型轻质玻璃应用于整体结构计算。本文将均质化理论引入复纤维空心大板(图1)，在现场拼装后并在孔腔内合墙板，以简化试验研究和结构分析工作(图2)。灌入混凝土作为承重结构。复合墙板在弹性状态__复合墙板单元RVE下有较大刚度，而在弹塑性状态下又有较好的延性，在地震作用下有很好的耗能性能[2]，但是

4、由于[]一[Ⅱ]一口缺少准确的分析模型，其性能并没有被完全开发，本文通过对原有模型的研究，建立较为准确的简图2复合墙板的均质化过程化模型，用来计算更为复杂的复合墙板结构。1．2RVE弹性常数的确定25O取一孔复合墙板作为微小RVE[4]。由于对称性，可取四分之一模型(图3)进行分析。设E，E，G。，G分别表示混凝土和石膏板的弹性模量和剪切模量；E表示单元z向的等效弹性模量；E表示复合墙板单元Y向的等效弹性模量；G表示复合墙板单元平面的等效剪切模量。o'c图1复合墙板截面示意图／ram日f日I．fL——立—

5、—拉1复合墙板单元简化模型图3材料弹性模量计算示意图1．1复合墙板均质化1．2．1弹性模量E复合墙板是由混凝土和玻璃纤维石膏板组成假定复合墙板在z方向均匀受压，石膏板、的建筑材料，采用均质化理论，将其视为周期性复混凝土和复合墙板在z方向具有相同的压缩应收稿日期：2007—05一l8修回日期：2007一ll—O6作者简介：姜忻良(1951一)，男，浙江嘉兴人，教授，博导，研究方向为复杂结构分析及结构一土相互作用动力分析，jiangxin

6、iang@l26．com。基金项目：国家自然科学基金(505781lO

7、)。维普资讯http://www.cqvip.com·2·华中科技大学学报(城市科学版)变。将一孔石膏板模型划分为如图3所示的，一Bb(11)B，C部分，假设在z方向，B区具有相同的受只要求左右两边的位移或应变满足协调关系压应力。由力的平衡条件得(n+c)a~c／Ep+柏(n／E+c／Ep)一一B，(6+)一aab+acd(1)日(一)e(12)由几何关系得由于cc—e，e(n+c)一gAa+ecc(2)e一一e一／Ep(13)由应力应变关系得综合以上三式得￡I—a．／E，一^／E，一as／Ep，ec=a

8、c／Ep一4)(3)令1．2．5考虑竖向插筋的弹性模量一日／(n+c)，1一一c／(n+c)，含有竖向插筋的模型也符合RVE单元的假'l=b／(6+)，1一一／(6+)(4)定，故在此考虑竖向插筋的影响。根据竖向插筋的综合以上各式得布置情况，钢筋只对模型沿孔腔方向的弹性模量(1-7／)+[+(1-7／)(1一)]有影响，在其他两个方向影响均可以忽略不计。已E一————————1-—E(5)经等效的RVE单元和钢筋再做一次等效，利用+(1一)～P公式(9)计算等效弹性模量：1．2．2弹性模量EE一EvoA。

9、／+E。。／(15)假定复合墙板在Y方向均匀受压，石膏板、混式中，。和分别为复合墙板单元中等效RVE凝土和复合墙板在Y方向具有相同的压缩应变单元的横截面积和竖向插筋的横截面积，其中，由应力应变关系可得石膏板、混凝土和复合墙A。一A—A。，A为复合墙板单元的截面积。由文板中的应力6rp，，分别为献E53试验数据，经计算弹性模量E一2．66x106rp=Ep，一Ee，—E(7)N／m。。由力的平衡条件可得6rp，，的关系为1．2．